專利名稱：用于減震器的控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有非線性阻尼特性的車用減震器的控制。
背景技術(shù)：
日本專利局1994年公布的JPH06-247117A公開了將天棚控 制(Sky Hook control)應用于車用減震器的阻尼力控制。
當簧上構(gòu)件的簧上構(gòu)件速度V和減震器的行程速度Vs的乘 積的符號為正時，根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)的控制裝置通過關(guān)系式 C=Cs V/Vs計算減震器的阻尼系數(shù)C。反之，當符號為負時， 控制裝置通過關(guān)系式C二Cs V計算減震器的阻尼系數(shù)C。在此， Cs表示天棚阻尼系數(shù)。
在天棚控制中，當簧上構(gòu)件速度V的符號與減震器的行程 速度Vs的符號相同時，通過簧上構(gòu)件速度V乘以天棚阻尼系數(shù) Cs來計算天棚控制力。另一方面，當符號不同時，應當進行控 制以使天棚控制力變?yōu)榱恪?br> 現(xiàn)有技術(shù)裝置調(diào)節(jié)減震器的阻尼系數(shù)C的值，使得當簧上 構(gòu)件速度V和減震器的行程速度Vs的符號相同時所需的天棚控 制力Cs V變成等于作為減震器的行程速度Vs和阻尼系數(shù)C的 乘積而獲得的減震器的阻尼力的值Vs C。

發(fā)明內(nèi)容
然而，當根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)c時，不可能按照意
圖控制減震器的阻尼力。
參考圖10,當產(chǎn)生的阻尼力相對于減震器的行程速度的特
性(以下稱為減震器的阻尼特性)保持線性特征時，通過調(diào)節(jié) 阻尼系數(shù)C來最佳地控制減震器的阻尼力。
參考圖11 , 在通過調(diào)節(jié)阻尼閥的開閥壓力(cracking pressure)來控制阻尼力的減震器中，或者在使用電粘性流體 或磁粘性流體來平行移動阻尼特性的減震器中，阻尼特性可能 具有非線性特征。在具有這種阻尼特性的減震器中，難以通過 簡單地改變由上述方法獲得的阻尼系數(shù)C來控制阻尼力。換句 話說，當表示阻尼特性的線為線性的并且經(jīng)過行程速度軸和阻 尼力軸相交的原點時，可通過簡單地改變阻尼系數(shù)C來使減震 器產(chǎn)生優(yōu)選的阻尼力，但是在具有如圖ll所示的非線性阻尼特 性的減震器中，由于阻尼特性線的傾斜度沿其路線發(fā)生改變， 不可能通過簡單地改變阻尼系數(shù)C而使減震器產(chǎn)生優(yōu)選的阻尼 力。
此外，如果由減震器產(chǎn)生的阻尼力完全與減震器的行程速 度成比例地變化，則依賴于阻尼系數(shù)C的調(diào)整來控制阻尼力將 是有效的，但是難以在減震器中實現(xiàn)這種阻尼特性，因此，在 實際的阻尼力和通過天棚控制計算得到的阻尼力之間可能產(chǎn)生 偏差，這可能對車輛行駛的舒適性產(chǎn)生不利影響。
更進一步，現(xiàn)有技術(shù)將天棚控制力Cs . V除以行程速度Vs 來計算阻尼系數(shù)C。當行程速度Vs取零附近的值時，阻尼系數(shù) C取得非常大的值，計算誤差不可避免地增大。
在行程速度Vs大約為零的運行區(qū)域，難以精確地控制阻尼 力，因此由于稱為振蕩(hunting)的現(xiàn)象，可能不會產(chǎn)生穩(wěn) 定的阻尼力。
因此，本發(fā)明的目的在于使具有非線性阻尼特性的減震器 的阻尼力控制最優(yōu)化。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種阻尼力控制裝置，其
用于控制由介于車輛的簧上構(gòu)件和簧下構(gòu)件之間的減震器產(chǎn)生
的阻尼力。該阻尼力控制裝置包括阻尼力改變機構(gòu)，其將可 變阻尼力附加到可由減震器產(chǎn)生的最小阻尼力；和控制部，其 用于計算阻尼力目標值和最小阻尼力之間的偏差，以及根據(jù)該 偏差開環(huán)控制阻尼力改變機構(gòu)，從而使得由減震器產(chǎn)生的阻尼 力與阻尼力目標值一致。
本發(fā)明還提供一種用于減震器的阻尼力控制方法，該減震 器設有如上所述的阻尼力改變機構(gòu)。該方法包括計算阻尼力 目標值和最小阻尼力之間的偏差；以及根據(jù)該偏差開環(huán)控制阻 尼力改變機構(gòu)，從而使得由減震器產(chǎn)生的阻尼力與阻尼力目標 值一致。
本發(fā)明的詳細內(nèi)容以及其它特征和優(yōu)點將在說明書的其佘 部分闡述并且在附圖中示出。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的減震器用控制裝置的示意圖。 圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的簧上構(gòu)件加速度傳感器的位置的 車輛的示意性立體圖。
圖3是示出減震器的阻尼特性的圖。
圖4是安裝在減震器中的阻尼力改變機構(gòu)的縱向剖視圖。 圖5是減震器的示意性縱向剖視圖。
圖6是可以應用本發(fā)明的另 一減震器的示意性縱向剖視圖。 圖7是根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的控制部的方框圖。 圖8是示出由控制部儲存的最小阻尼力圖(map)的特性的圖。
圖9是說明由控制部執(zhí)行的阻尼力控制程序的流程圖。
圖IO是示出根據(jù)一現(xiàn)有技術(shù)例子的減震器的阻尼特性的 圖。
圖ll是示出根據(jù)另 一現(xiàn)有技術(shù)例子的減震器的阻尼特性 的圖。
具體實施例方式
參考附圖中的圖l,車輛A包括分別由車身經(jīng)由四個懸簧 S1-S4和四個減震器D1-D4支撐的四個車輪。從力學的角度來 看，車輪對應于懸簧S1-S4的簧下構(gòu)件W1-W4。而且，車輛對 應于懸簧S1-S4的簧上構(gòu)件B1-B4。簧上構(gòu)件B1-B4的重量總和 等于車輛的重量。
減震器D1-D4的控制裝置1包括控制部2，其安裝在車身 中的任意位置；三個簧上構(gòu)件加速度傳感器G1-G3，其檢測車 身各部分沿垂直方向的加速度；簧下構(gòu)件加速度傳感器 GU1-GU4,其分別纟企測簧下構(gòu)件W1-W4沿垂直方向的簧下構(gòu)件 加速度Y1-Y4;以及阻尼力改變機構(gòu)3，其分別改變由減震器 Dl-D4產(chǎn)生的阻尼力。
與懸簧S1并聯(lián)地將減震器D1置于簧上構(gòu)件B1和簧下構(gòu)件 Wl之間。與懸簧S2并聯(lián)地將減震器D2置于簧上構(gòu)件B2和簧下 構(gòu)件W2之間。與懸簧S3并聯(lián)地將減震器D3置于簧上構(gòu)件B3和 簧下構(gòu)件W3之間。與懸簧S4并聯(lián)地將減震器D4置于簧上構(gòu)件 B4和簧下構(gòu)件W4之間。
參考圖2，簧上構(gòu)件加速度傳感器G1-G3是檢測車身IO沿垂 直方向的加速度的傳感器，被布置在車身10中不在車輛的前后 方向或橫向上成一條直線的三個任意位置。
簧上構(gòu)件加速度傳感器G1-G3將對應于檢測到的加速度 al-a3的電壓信號輸出到減震器D1-D4的控制裝置1的控制部2。 基于這些電壓信號，控制部2計算簧上構(gòu)件B1-B4中的每一個沿
垂直方向的加速度al-a3。在以下的說明中，用正值表示向上的 加速度。同樣地，用正值表示簧下構(gòu)件的向上的加速度和由減 震器D1-D4產(chǎn)生的向上的阻尼力。
通過以下等式(1 )說明簧上構(gòu)件Bn的加速度Xn。 Xn=|3nl-al+pn2.a2+|3n3.a3 ( 1 )
其中，n是從用于標識四個簧上構(gòu)件的1至4的數(shù)字中選擇的
標記。例如，當?shù)仁?l)中的!1=1時，計算簧上構(gòu)件B1的加速 度Xl,以及
pnl、 (3n2、卩n3是根據(jù)簧上構(gòu)件加速度傳感器G1-G3的位置、 車身IO的重心位置、車身10的重心和簧上構(gòu)件B1-B4中的每一 個之間的距離、車輛A的軸距(wheelbase)以及車輛A的胎面 等確定的常數(shù)。
等式(l)表示假設車身10是剛體，則可以通過獲得車身 10的三個部分的垂直加速度al-a3來明確地確定簧上構(gòu)件 B1-B4的加速度X1-X4，車身IO的該三個部分是任意確定的，但 是不能在車輛的前后方向或橫向上成一條直線。
再次參考圖1,簧下構(gòu)件加速度傳感器GU1-GU4分別檢測 簧下構(gòu)件W1-W4沿垂直方向的簧下構(gòu)件加速度Y1-Y4，并且向 控制部2輸出對應的信號。
改變由減震器Dl-D4產(chǎn)生的阻尼力的阻尼力改變機構(gòu)3中 的每一 個包括改變減震器D1-D4設有的阻尼閥的開閥壓力 (cracking pressure )的才幾構(gòu)。開閥壓力對應于打開閥的最小壓 力。
參考圖3，當改變開閥壓力時，減震器D1-D4的阻尼特性在 最小阻尼特性Low和最大阻尼特性High之間的區(qū)域內(nèi)沿圖中的 縱坐標進行平行移動。阻尼力改變機構(gòu)3在該范圍內(nèi)改變當減震 器Dn伸張和收縮時由減震器Dn產(chǎn)生的阻尼力。
減震器D1-D4被構(gòu)造成具有相同的結(jié)構(gòu)。
參考圖4，減震器D1-D4中的每一個包括缸體(cylinder) 100、在缸體100內(nèi)滑動的中空筒狀活塞101、以及經(jīng)由阻尼力改 變機構(gòu)3被固定到活塞101并且從缸體100軸向向外突出的中空 活塞桿12。
缸體100的內(nèi)部被活塞101分為桿側(cè)室R1和活塞側(cè)室R2。桿 側(cè)室R1和活塞側(cè)室R 2經(jīng)由貫通活塞101和阻尼力改變機構(gòu)3形 成的主通路104彼此連通。在活塞101的內(nèi)部安裝面向主通路104 的安全閥105。與安全閥105串聯(lián)地將阻尼力改變機構(gòu)3布置在主 通路104中。
參考圖5，在缸體100中封裝例如液壓油等流體。通過設置 在活塞101下方的自由活塞120在缸體100中形成氣室121。氣室 121填充有高壓氣體以在減震器D1-D4伸縮時通過使自由活塞 120在缸體100中垂直移動來補償缸體100中的容積變化，該容積 變化由侵入到缸體100中和從缸體100突出的活塞桿12引起。減 震器D1-D4被構(gòu)造為所謂的單筒型(single- shell type )。然而， 減震器D1-D4也可以構(gòu)造為雙筒型(double- shell type)。
再次參考圖4，阻尼力改變機構(gòu)3包括上端固定到活塞桿12 且下端固定到活塞101的筒狀殼102。阻尼力改變^L構(gòu)3還包括固 定在殼102的內(nèi)部的套筒106、在套筒106中滑動的滑閥(spool) 108、和^皮夾持在滑閥108和活塞101之間的閥座構(gòu)件107?；钊?IOI螺紋連接到殼102的下端中。閥座構(gòu)件107包括環(huán)形閥座 107a，該環(huán)形閥座107a具有與滑閥108的下端接觸的雙圓形座 部。
在滑閥108的背側(cè)，即圖4中滑閥108的上方，將彈簧109和 螺線管110封裝在殼102中，其中，彈簧109將滑閥108推向閥座 構(gòu)件107,螺線管110響應激勵電流對滑閥108施加向上的推力以
減小彈簧109的推力。
在殼102中形成面向滑閥108背面的伸張引導室(pilot chamber) 111。在殼102中，在形成在滑閥108的外周上的臺階 和套筒106的內(nèi)周之間還形成收縮引導室112。
經(jīng)由形成在殼102中的伸張引導通路113將桿側(cè)室R1中的 壓力引導到伸張引導室111 。經(jīng)由貫通滑閥108形成的收縮引導 通路114將活塞側(cè)室R2中的壓力引導到收縮引導室112。
收縮引導室112和伸張引導室lll經(jīng)由形成在滑閥108背側(cè) 上的通孔108a和收縮引導通路114彼此連通。圍繞通孔108a形成 環(huán)形閥座10 8 b,具有底部并受到彈簧10 9的推力的筒狀第 一 子閥 115/人上方落座在環(huán)形閥座108b上，以關(guān)閉通孔108a，同時對滑 閥108施加朝向閥座構(gòu)件107的推力。
在第一子閥115的底部形成通孔115a。通孔115a由乂人上方受 到彈簧109的推力的筒狀第二子閥116封閉。
第二子閥116與銜鐵(armature) 119接合。螺線管110取決 于激勵電流對銜鐵119施加向上的力，以減小彈簧109作用于第 二子閥116的彈簧力。結(jié)果，第一子閥115的開閥壓力和第二子 閥116的開閥壓力減小。同時，開閉主通^各104的滑閥108與環(huán)形 閥座107a之間的開閥壓力減少。
參考圖3，當螺線管110取決于激勵電流減小彈簧109作用于 第二子閥116的彈簧力時，由減震器D1-D4產(chǎn)生的阻尼力在最小 阻尼特性Low至最大阻尼特性High之間的范圍內(nèi)沿增大方向變 化。在此，最大阻尼特性High對應于沒有供給螺線管110激勵電 流的情況，最小阻尼特性L o w對應于供給螺線管110最大激勵電 流的情況。隨著激勵電流減小，阻尼力特性在其傾斜度保持不 變的同時沿著縱坐標進行平行移動。用以下方式進行該平行移 動當圖的第一象限中示出的特性向上移動時，第三象限中示
出的特性同時向下移動，反之亦然。
再次參考圖4，阻尼力改變機構(gòu)3的各部分的尺寸如下設定。 具體地，假定
0 1 =第二子閥116的上部小直徑部分的直徑；
^2二通孑L115a的岡座的U圣；
^3二通孑L108a的閥座的直徑；
0 4=套筒106的內(nèi)徑；
0c二環(huán)形閥座107a的內(nèi)徑；
0! =環(huán)形閥座107a的外徑；和
^5=滑閥108的夕卜^圣；
設定阻尼力改變機構(gòu)3的各部分的尺寸以滿足以下關(guān)系式 0 42 - 0 22> ^ 52 _ 0 r2和 0 52 -》42〉 ^c2 - ^ 32。
當減震器D1-D4伸張時即當活塞101在圖4中向上移動時， 假定第二子閥116的開闊壓力為Pc2,以及假定桿側(cè)室Rl中的壓 力為Pa。
在關(guān)系式Pc2. ( <^42 - ^22) >Pa' ( 0 52 - ^ r2)保持的狀 態(tài)下，滑閥108不從環(huán)形閥座107a才是升，并且主通路104關(guān)閉。 當關(guān)系式Pc2. ( ^42 - <^22) <Pa' ( 0 52 - 0 r2)保持時，滑閥 108從環(huán)形閥座107a^是升，乂人而主通^各104打開。開閥壓力Pc2 是導致第二子閥116從第一子閥115的通孔115a提升而使伸張引 導室111與收縮引導通路114連通的壓力。可通過增大由螺線管 IIO產(chǎn)生的向上推力而減小彈簧109的彈簧力來調(diào)節(jié)該開閥壓力 Pc2。通過這樣調(diào)節(jié)由螺線管110產(chǎn)生的向上推力，在減震器 Dl-D4的伸張行程中，滑閥108打開主通路104的開閥壓力也變 化。
當減震器D1-D4收縮時即當活塞101在圖4中向下移動時，
假定第 一 子閥115的開閥壓力為P c 1,以及假定活塞側(cè)室R2中的 壓力為Pb。
在關(guān)系式Pcl'(》52 - 0 42) 〉Ptr ( c^c2 - 0 32)保持的狀 態(tài)下，滑閥108不乂人環(huán)形閥座107a提升，并且主通路104關(guān)閉。 當關(guān)系式Pcl. ( 0 52 - ^42) <Pb' ( 0c2 - ^32)保持時，滑閥 108從環(huán)形閥座107a提升，從而主通路104打開。開閥壓力Pcl 是導致第一子闊115從滑閥108的通孔108a提升而使伸張引導室 lll與收縮引導通路114連通的壓力。可通過增大由螺線管110 產(chǎn)生的向上推力而減小彈簧109的彈簧力來調(diào)節(jié)該開閥壓力 Pcl。通過這樣調(diào)節(jié)由螺線管110產(chǎn)生的向上推力，在減震器 Dl-D4的收縮行程中，滑閥108打開主通路104的開閥壓力也變 化。
在減震器D1-D4的伸張行程和收縮行程二者中，可通過使 用單個螺線管IIO來改變滑閥108打開主通^各104的開閥壓力。由 此阻尼力改變機構(gòu)3在圖3所示的范圍內(nèi)改變減震器D1-D4的阻
尼特性。
如上所述，隨著螺線管110的激勵電流的增大，開閥壓力 Pcl和Pc2減小。換句話說，當螺線管110的激勵電流供給被意外 切斷時，減震器D1-D4產(chǎn)生最大阻尼力，這確保了車輛懸架系 統(tǒng)的故障安全運行(fail-safe operation )。
減震器D1-D4的構(gòu)造是一 個例子，本發(fā)明不限于該類減震 器。例如，阻尼閥可由形成在流體通i 各中的閥座和座落在閥座 上的提升閥構(gòu)成。阻尼力改變機構(gòu)可由螺線管和彈簧構(gòu)成，其 中，螺線管沿從闊座提升的方向?qū)﹂y施加推力，彈簧沿相反的 方向推岡。在該情況下，螺線管的推力調(diào)節(jié)作用于閥的彈簧力， 從而使得閥離開閥座的開閥壓力可以改變。
如上所述，阻尼力改變機構(gòu)3改變安裝在減震器D1-D4中的
阻尼閥的開閥壓力。
參考圖6，將說明不同構(gòu)造的阻尼力改變機構(gòu)。
在采用電粘性流體或磁粘性流體作為工作流體的減震器
中，在電粘性流體中產(chǎn)生電場或者在磁粘性流體中產(chǎn)生磁場以
改變流體粘度的裝置201可作為阻尼力改變機構(gòu)安裝在連接桿 側(cè)室R3和活塞側(cè)室R4的通路200中。通路200形成在活塞202和 缸體203之間的間隙中，但是通路200的位置不限于此構(gòu)造。在 采用電粘性流體的減震器中，裝置201包括設置在活塞202外周 上的電極和用于向電極供給激勵電流的激勵電流供給機構(gòu)。在 采用磁粘性流體的減震器中，裝置201包括設置在活塞202中的 線圈和用于向線圏供給激勵電流的激勵電流供給機構(gòu)。在上述 任何一種情況下，都可以實現(xiàn)圖3所示的可變阻尼特性。
接著，將說明控制部2?？刂撇?處理從簧上構(gòu)件加速度傳 感器G1-G3和簧下構(gòu)件加速度傳感器GU1-GU4輸出的信號，并 且計算將由減震器D1-D4產(chǎn)生的阻尼力目標值Fsn。阻尼力目標 值Fsn對應于前述的天棚控制力?？刂撇?以電流或電壓信號的 形式向螺線管110輸出命令，以在每個減震器D1-D4中實現(xiàn)阻尼 力目標值Fsn。控制部2基于減震器Dn的行程速度Vsl-Vs4和簧 上構(gòu)件B1-B4的簧上構(gòu)件加速度V1-V4，計算將與各自減震器 D1-D4的最小阻尼力Fd 1 -Fd4相加的可變阻尼力Fc 1 -Fc4 ，以進 行減震器D n的阻尼力的天棚控制。
參考圖7，控制部2包括簧上構(gòu)件加速度計算部21、積分器 22、積分器23、加法器24、乘法器25、最小阻尼力計算部26、 加法器27、符號確定部28和電流轉(zhuǎn)換部29。
簧上構(gòu)件加速度計算部21由分別通過簧上構(gòu)件加速度傳感 器G1、 G2、 G3檢測到的加速度al、 a2、 a3計算簧上構(gòu)件加速 度Xn。
積分器22計算簧上構(gòu)件加速度Xn的積分，獲得各簧上構(gòu)件 Bn沿垂直方向的簧上構(gòu)件速度Vn。
積分器2 3計算由簧下構(gòu)件加速度傳感器G U n檢測到的簧下 構(gòu)件加速度Yn的積分，以計算簧下構(gòu)件W1-W4沿垂直方向的簧 下構(gòu)件速度Vyn。
加法器24通過從簧上構(gòu)件速度Vn中減去簧下構(gòu)件速度Vyn 來計算每一個減震器Dn的行程速度Vsn。
乘法器2 5將簧上構(gòu)件速度V n乘以天棚阻尼系數(shù)C s ，以計算 阻尼力目標值Fsn。
最小阻尼力計算部26計算減震器Dn在行程速度Vsn能夠產(chǎn) 生的最小阻尼力Fdn。
加法器27通過從阻尼力目標值Fsn中減去最小阻尼力Fdn來 計算偏差 sn。
符號確定部2 8確定偏差s n和行程速度V s n的乘積的符號。 當符號為正時，符號確定部28輸出偏差sn，使該偏差sn作為將 與減震器Dn的最小阻尼力Fdn相加的可變阻尼力Fcn。另 一方 面，當符號為負時，符號確定部28輸出零，使其作為可變阻尼 力Fcn。
電流轉(zhuǎn)換部29將從符號確定部28輸出的可變阻尼力Fcn轉(zhuǎn) 換為將要輸出到螺線管110的驅(qū)動電路的電流命令值In。應當注 意的是，上述標記中的n是從數(shù)字l到4中選擇的用于分別標識四 個簧上構(gòu)件和四個簧下構(gòu)件的標志。
現(xiàn)在將詳細說明控制部2的各部的動作。當從簧上構(gòu)件加速 度傳感器G1、 G2、 G3輸入加速度al、 a2、 a3的值時，簧上構(gòu) 件加速度計算部21進行上述計算以獲得簧上構(gòu)件加速度Xn。然 后，積分器22由簧上構(gòu)件加速度Xn計算每個簧上構(gòu)件Bn沿垂直 方向的簧上構(gòu)件速度Vn。
另 一方面，積分器23計算由簧下構(gòu)件加速度傳感器GUn檢 測到的簧下構(gòu)件加速度Yn的積分，以獲得每個簧下構(gòu)件Wn的 簧下構(gòu)件速度Vyn。將由積分器23算出的簧下構(gòu)件速度Vyn以及 由積分器22算出的簧上構(gòu)件速度Vn輸入到加法器24中。加法器 24計算每一個減震器Dn的行程速度Vsn。
還將從積分器22輸出的簧上構(gòu)件速度Vn輸入到乘法器25 中。乘法器25將簧上構(gòu)件速度Vn乘以天棚阻尼系數(shù)Cs,以計算 阻尼力目標值Fsn。
最小阻尼力計算部26參照具有圖8所示特性并使用行程速 度Vsn作為參數(shù)來限定最小阻尼力Fdn的最小阻尼力Fdn的圖。 該圖中示出的^f亍程速度Vsn和最小阻尼力Fdn之間的關(guān)系對應 于圖3中的最小阻尼特性Low。
可以不使用圖而通過將行程速度Vsn乘以近似于減震器Dn 的阻尼特性的常數(shù)來計算最小阻尼力Fdn。
加法器27通過從阻尼力目標值Fsn中減去最小阻尼力Fdn來 計算偏差sn。例如，在圖8中，當阻尼力目標值Fsn在al并且行 程速度在b時，偏差sn取正值。在該情況下，偏差sn等于將由阻 尼力改變^L構(gòu)3產(chǎn)生的可變阻尼力Fcn。
反之，在圖8中，當阻尼力目標值Fsn在a2并且行程速度在b 時，偏差sn取負值。在該狀態(tài)下，最小阻尼力Fdn超過阻尼力目 標值Fsn,因此減震器Dn不能產(chǎn)生等于阻尼力目標值Fsn的阻尼 力。
在減震器Dn的天棚控制中，當簧上構(gòu)件速度Vn的方向和行 程速度Vsn的方向不同對，或者換句話說，當簧上構(gòu)件速度Vn 和行程速度Vsn的乘積的符號是負的時，優(yōu)選將阻尼力目標值 Fsn設為零。然而，減震器Dn不能產(chǎn)生對應于圖3中由最小阻尼 特性Low的線和行程速度軸圍繞的區(qū)域的阻尼力。因此，如果 即使當簧上構(gòu)件速度Vn和行程速度Vsn的乘積的符號為正時偏 差也取負值，或者如果簧上構(gòu)件速度Vn和行程速度Vsn的乘積 的符號是負的，則應該將減震器Dn所產(chǎn)生的阻尼力保持為盡可 能小。
符號確定部28確定偏差sn和行程速度Vsn的乘積的符號。 當該符號為正時，意味著簧上構(gòu)件速度V n和行程速度V s n的乘 積取正值，并且阻尼力Fsn大于最小阻尼力Fdn。在該情況下，
符號確定部28輸出偏差sn作為可變阻尼力Fcn。
反之，當偏差sn和行程速度Vsn的乘積的符號是負的時， 符號確定部28確定該情形對應于以下兩種情況之一 偏差sn是 負的，而簧上構(gòu)件速度Vn和行程速度Vsn的乘積取正值的情況， 或者簧上構(gòu)件速度Vn和行程速度Vsn的乘積取負值的情況。在 該情況下，符號確定部28輸出零作為阻尼力目標值Fsn。
由此，符號確定部2 8確定偏差s n和行程速度V s n的乘積是 否是正的，并根據(jù)確定結(jié)果輸出偏差sn或者作為阻尼力目標值 Fsn的零。因此，沒必要進行兩種確定，即，確定簧上構(gòu)件速度 Vn和行程速度Vsn的乘積以確定偏差sn的符號。因此，該確定 算法縮短了確定所需的時間，并且改善了阻尼力控制的響應。
最后，電流轉(zhuǎn)換部29將可變阻尼力Fsn轉(zhuǎn)換為對應的電流命 令值In，并且將該電流命令值In輸出到螺線管110的驅(qū)動電路 中。
作為將可變阻尼力附加到減震器Dn的最小阻尼力的結(jié)果 的阻尼力合成特性對應于圖3中沿垂直軸平行移動的最小阻尼 特性Low。從電流轉(zhuǎn)換部29輸出的電流命令值In與可變阻尼力 Fcn成比例。因此，通過將電流命令值In表示的電流供給到螺線 管IIO,在簧上構(gòu)件速度Vsn和行程速度Vsn的方向相同以及阻
尼力目標值Fsn大于最小阻尼力Fdn的狀況下，由減震器Dn最終 產(chǎn)生的阻尼力對應于阻尼力目標值Fsn。在簧上構(gòu)件速度Vsn和 行程速度Vsn的方向不同、或者即使簧上構(gòu)件速度Vsn和行程速 度Vsn的方向相同而阻尼力目標值Fsn小于最小阻尼力Fdn的狀 況下，由減震器Dn最終產(chǎn)生的阻尼力變成等于最小阻尼力Fdn。 根據(jù)本實施例，由減震器Dn產(chǎn)生的阻尼力當沒有電流供給 到螺線管110時達到最大，并且當最大電流供給到螺線管110時 達到最小。換句話說，當可變阻尼力Fcn是零時，電流命令值 In取最大值，并且隨著可變阻尼力Fcn增大，電流命令值In朝 向零減小。
為了控制具有非線性阻尼特性的減震器的阻尼特性，控制 裝置l在無需調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)的情況下基于減震器Dn的阻尼力目 標值Fsn和減震器可以產(chǎn)生的最小阻尼力Fdn之間的偏差sn來控 制可變阻尼力Fcn。
因此，可以進行阻尼力的開環(huán)控制，而無需進行復雜的處 理，因此，能夠以高響應進行對具有非線性阻尼特性的減震器 到阻尼力目標值Fsn的阻尼力控制。
在該實施例中，當減震器Dn的行程速度Vsn改變時，由減 震器Dn產(chǎn)生的阻尼力不改變，并且減震器Dn總是產(chǎn)生對應于阻 尼力目標值Fsn的阻尼力。因此，減震器Dn具有優(yōu)異的振動隔 離(oscillation insulation )效果，即，當車輛A行進時，防止從
行駛表面輸入的振動傳遞到車身10，由此顯著地改善車輛A的 乘坐舒適性。
此外，根據(jù)該控制裝置l，不需要如現(xiàn)有技術(shù)的情況中那樣 將天棚控制力Cs'V或者換句話說阻尼力目標值除以行程速度 Vsn,因此，即使在行程速度Vsn接近零的情況下，計算誤差也 不會增大。因此，減震器Dn在行程速度Vsn接近零的運行區(qū)域
產(chǎn)生穩(wěn)定的阻尼力。
在上述實施例中，將天棚控制作為由控制裝置1控制的 一 個 例子進行了說明，但是根據(jù)本發(fā)明的減震器的控制裝置1具有根
據(jù)阻尼力目標值Fsn和可由減震器Dn產(chǎn)生的最小阻尼力Fdn之 間的偏差sn控制阻尼力的控制原理。用于確定阻尼力目標值的 方法不限于天棚控制方法，可以應用任何其它的方法。例如， 用于計算車輛的側(cè)滾控制(roll control)或者制動期間車輛的 縱傾或后傾控制(pitch or squat control )用最佳阻尼力的控制 方法可用來計算阻尼力目標值Fsn?？筛鶕?jù)任何適當?shù)目刂品椒?確定阻尼力目標值Fsn。
控制部2可由微型計算機構(gòu)成，其中，該微型計算機包括用 于放大從簧上構(gòu)件加速度傳感器G1-G3和簧下構(gòu)件加速度傳感 器GU1-GU4輸出的信號的放大器、用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)、 隨機存取存儲器(RAM)、輸入/輸出接口 (1/0接口 )、晶體振 蕩器和連接這些裝置的總線。預先在程序中指定并且在ROM或 者其它存儲裝置中儲存用于處理這些信號、計算可變阻尼力、 以及基于計算結(jié)果控制每一個阻尼力改變機構(gòu)3中的螺線管110 的控制處理。
控制部2可由多個微型計算機構(gòu)成。當車輛A設有電子控制 單元(ECU)時，控制部2可集成到ECU中，而無需提供獨立單 元形式的控制部2。
參考圖9，將說明當由微型計算機構(gòu)成控制部2時控制部2 所執(zhí)行的控制程序?？刂撇?以例如10毫秒的規(guī)貝'j間隔重復地執(zhí) 行該程序。
在步驟S201,控制部2讀取由簧上構(gòu)件加速度傳感器G1、 G2、 GS檢測到的加速度al、 a2、 a3并且計算簧上構(gòu)件加速度
Xn。
在步驟S202，控制部2由簧上構(gòu)件加速度Xn計算簧上構(gòu)件 Bn沿垂直方向的簧上構(gòu)件速度Vn。
在步驟S203 ,控制部2由通過簧下構(gòu)件加速度傳感器 GUI -GU4#&測到的簧下構(gòu)件加速度Yn計算簧下構(gòu)件Wn沿垂直 方向的簧下構(gòu)件速度Vyn。
在步驟S204，控制部2由簧下構(gòu)件速度Vyn和簧上構(gòu)件速度 Vn計算減震器Dn的行程速度Vsn。
在步驟S205 ,控制部2由簧上構(gòu)件速度Vsn和天棚阻尼系數(shù) Cs計算阻尼力目標值Fsn。
在步驟S206,控制部2基于行程速度Vsn計算最小阻尼力
Fdn。
在步驟S207,控制部2通過從阻尼力目標值Fsn中減去最小
阻尼力Fdn來計算偏差sn。
在步驟S208 ，控制部2計算偏差sn和行程速度Vsn的乘積。 在步驟S209,控制部2確定偏差sn和行程速度Vsn的乘積的
符號。當符號為正時，控制部2進行步驟S210的處理。當符號
為負時，控制部2進行步驟S211的處理。
在步驟S210,控制部2將可變阻尼力Fcn設為等于偏差sn。 在步驟S211,控制部2將可變阻尼力Fcn設為零。 在步驟S212，控制部2將步驟S210或者步驟S211中設定的
可變阻尼力Fcn轉(zhuǎn)換為電流命令值In，并且將該電流命令值In輸
出到螺線管110的驅(qū)動電路。
控制部2重復地執(zhí)行該程序，以控制減震器D n的可變阻尼力。
當減震器Dn如圖6所示使用磁粘性流體時，控制部2通過參 照指定電流命令值和阻尼力目標值Fsn之間關(guān)系的圖來計算電
流命令值，該電流命令值作為減震器Dn需要用來產(chǎn)生對應于阻 尼力目標值Fsn的阻尼力的電流。當減震器Dn使用電粘性流體 時，代替電流控制而進行電壓控制，因此，圖9步驟中的電流和 電流命令值應當由電壓和電壓命令值代替。
控制部2通過參照指定電壓命令值和阻尼力之間關(guān)系的圖 來計算電壓命令值，該電壓命令值是減震器Dn需要用來產(chǎn)生對 應于阻尼力目標值Fsn的阻尼力的電壓。
于2006年7月3日在日本提交的特愿2006-183493的內(nèi)容通 過引用包含于此。
雖然以上已參考本發(fā)明的某實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā) 明不限于上述實施例。在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員 將作出上述實施例的變形和修改。
例如，在上述實施例中，將阻尼力改變機構(gòu)3設置成隨著激 勵電流的增大而減小可變阻尼力，但是還可以使阻尼力改變機 構(gòu)3隨著激勵電流的增大而增大可變阻尼力。
在上述實施例中，使用加速度傳感器以執(zhí)行天棚控制。用 于該控制的物理量和狀態(tài)量取決于應用的控制方法，因此可以 使用適合于所應用的控制方法的任何其它傳感器。
在上述實施例中，將阻尼力改變機構(gòu)3設置成改變阻尼閥的 開岡壓力，或者改變電粘性流體或者磁粘性流體的粘度，以改 變阻尼力。然而，阻尼力改變機構(gòu)可由設置在減震器Dn中的可 變節(jié)流孔和用于改變該可變節(jié)流孔的流動截面積的控制部2構(gòu) 成。
要求排他權(quán)的本發(fā)明的實施例由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種阻尼力控制裝置(1)，其用于控制由介于車輛(A)的簧上構(gòu)件(Bn)和簧下構(gòu)件(Wn)之間的減震器(Dn)產(chǎn)生的阻尼力，所述阻尼力控制裝置(1)包括阻尼力改變機構(gòu)(3)，其將可變阻尼力(Fcn)附加到可由所述減震器(Dn)產(chǎn)生的最小阻尼力(Fdn)；和控制部(2)，其用于計算阻尼力目標值(Fsn)和所述最小阻尼力(Fdn)之間的偏差(εn)(S207)；以及根據(jù)所述偏差(εn)開環(huán)控制所述阻尼力改變機構(gòu)(3)，從而使得由所述減震器(Dn)產(chǎn)生的所述阻尼力與所述阻尼力目標值(Fsn)一致(S208-S212)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的阻尼力控制裝置(1),其特征在 于，所述控制部(2)還用于通過將所述簧上構(gòu)件(Bn)沿垂 直方向的簧上構(gòu)件速度(Vn)乘以天棚阻尼系數(shù)(Cs)來計算 所述阻尼力目標值(Fsn) ( S205 ),以及基于所述減震器(Dn ) 的行程速度(Vsn)計算所述最小阻尼力(Fdn) ( S206 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼力控制裝置(1),其特征在 于，所述控制部(2)還用于通過使用所述減震器(Dn)的所 述行程速度(Vsn)作為參數(shù)參照限定所述最小阻尼力(Fdn) 的預先確定的圖來計算所述最小阻尼力(Fdn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任 一 項所述的阻尼力控制裝置 (1)，其特征在于，所述控制部(2)還用于計算所述偏差(sn)和所述減震器(Dn)的所述行程速度(Vsn)的乘積(S208 ), 以及當所述乘積的符號為正時將所述可變阻尼力(Fcn)設為等 于所述偏差(sn)，而當所述乘積的符號為負時將所述可變阻尼 力(Fcn)設為零(S208-S211)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的阻尼力控制裝置 (1 ),其特征在于，所述阻尼力改變機構(gòu)(3 )包括阻尼閥(108, 115, 116)和根據(jù)供給的電流改變所述阻尼閥(108, 115, 116) 的開閥壓力的螺線管(110),所述控制部(2)還用于根據(jù)所 述偏差(sn )開環(huán)控制供給到所述螺線管(110 )的電流(S208-S212 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任 一 項所述的阻尼力控制裝置 (1),其特征在于，所述減震器(Dn)被構(gòu)造成取決于封裝在其內(nèi)的磁粘性流體的粘度產(chǎn)生所述阻尼力，所述阻尼力改變機 構(gòu)(3)包括根據(jù)供給的電流改變所述減震器(Dn)中的所述 磁粘性流體的粘度的粘度改變機構(gòu)(201),所述控制部(2)還 用于根據(jù)所述偏差(sn)開環(huán)控制供給到所述粘度改變機構(gòu) (201 )的所述電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任 一 項所述的阻尼力控制裝置 (1),其特征在于，所述減震器(Dn)被構(gòu)造成取決于封裝在其內(nèi)的電粘性流體的粘度產(chǎn)生所述阻尼力，所述阻尼力改變機 構(gòu)(3)包括根據(jù)供給的電流改變所述減震器(Dn)中的所述 電粘性流體的粘度的粘度改變機構(gòu)(201 ),所述控制部(2)還 用于根據(jù)所述偏差(sn)開環(huán)控制供給到所述粘度改變機構(gòu) (201 )的所述電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任 一 項所述的阻尼力控制裝置 (1),其特征在于，所述阻尼力改變機構(gòu)(3)被構(gòu)造成具有連續(xù)地改變由所述減震器(Dn)產(chǎn)生的所述阻尼力的功能。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的阻尼力控制裝置 (1 ),其特征在于，所述控制部(2)還用于以如下方式根據(jù)所述偏差(sn)開環(huán)控制所述阻尼力改變機構(gòu)(3):所述減震器 (Dn)的由所述減震器(Dn)的行程速度和所述減震器(Dn ) 產(chǎn)生的阻尼力之間的關(guān)系表示的阻尼力特性沿著所述產(chǎn)生的阻 尼力軸進行平行移動(S206-S209 )。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻尼力控制裝置(1 ),其特征在 于，所述阻尼力特性是非線性特性，使得所述阻尼力在所述行 程速度(Vsn)小于預定速度的區(qū)域比在所述行程速度(Vsn) 大于所述預定速度的區(qū)域變化更加急劇，而與所述減震器(Dn) 的行程方向無關(guān)。
11. 一種阻尼力控制方法，其用于控制由介于車輛(A)的 簧上構(gòu)件(Bn)和簧下構(gòu)件(Wn)之間的減震器(Dn)產(chǎn)生 的阻尼力，所述減震器(Dn)包括阻尼力改變機構(gòu)(3)，所述 阻尼力改變機構(gòu)(3)將可變阻尼力(Fcn)附加到可由所述減 震器(Dn)產(chǎn)生的最小阻尼力(Fdn),所述阻尼力控制方法包 括計算阻尼力目標值(Fsn)和所述最小阻尼力(Fdn)之間 的偏差(sn) ( S207 );以及根據(jù)所述偏差(sn)開環(huán)控制所述阻尼力改變機構(gòu)(3), 從而使得由所述減震器(Dn)產(chǎn)生的所述阻尼力與所述阻尼力 目標值(Fsn) —致(S208-S212)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于減震器的控制裝置和方法，該阻尼力控制裝置(1)用于介于車輛(A)的簧上構(gòu)件(Bn)和簧下構(gòu)件(Wn)之間的減震器(Dn)，該阻尼力控制裝置(1)包括阻尼力改變機構(gòu)(3)，其將可變阻尼力(Fcn)附加到可由減震器(Dn)產(chǎn)生的最小阻尼力(Fdn)。該裝置(1)包括控制部(2)，其計算阻尼力目標值(Fsn)和最小阻尼力(Fdn)之間的偏差(εn)(S207)；以及基于偏差(εn)利用計算的可變阻尼力(Fcn)開環(huán)控制阻尼力改變機構(gòu)(3)，從而使得由減震器(Dn)產(chǎn)生的阻尼力與阻尼力目標值(Fsn)一致(S208-S212)，由此最優(yōu)化具有非線性阻尼特性的減震器(Dn)的阻尼力控制。
文檔編號B60G17/015GK101101037SQ20071012756
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者政村辰也 申請人:萱場工業(yè)株式會社